介入科必备，Stemrad打造无铅化选择性屏蔽辐射防护服【Space Medicine系列案例】

在电子和电器产品日益普及的今天，辐射对身体的伤害范围很广，而且很难预测。当暴露于高剂量的辐射时，骨髓损伤有可能会导致死亡；而当长期暴露于低剂量的辐射时，则有可能患上癌症。生活中，人们迷信各种防辐射、降低辐射的方法。而在高科技领域，一直有一种科学的防护手段，就是辐射防护服。

辐射防护服是一种特殊服饰，可以通过屏蔽射线，使辐射对身体的影响降到最低。目前，辐射防护服在医疗、化工、国防、建筑等辐射较重的领域内广泛应用。临床上，介入医生需要穿戴辐射防护服来防止辐射的伤害。依照国家规定，患者在进行检查时也需要配备辐射防护服对未检查的部位——特别是性腺、甲状腺进行保护。

据调查显示，中国辐射防护服中低端产品的研发处于平稳发展状态，但高端辐射防护服发展缓慢，99%的高端产品都依赖进口。此外，辐射防护服的主要原材料铅有40%依赖进口，自2020年开始，铅原料市场出现供应偏紧局面。而无铅化材料主要依赖进口，且进价高昂。

在一个具有广泛需求的领域，海外市场缘何能够占领高地？高端辐射防护服的研发壁究竟在哪？又该如何突破？

Stemrad是一家创办于2011年的个人防护设备公司，总部位于以色列特拉维夫，在佛罗里达州设有办事处。

Stemrad的创始人是Daniel Levitt，他是一位连续创业者，拥有超过23年的高管经验，曾担任六家高科技和生命科学公司的首席执行官或联合创始人，以及14家公司的顾问。

传统的辐射放射服主要有两个问题，一是重量过大，二是移动性差。市面上传统的全身防护服重量在15~20斤左右，无论是何种工种穿上如此重量的防护服都难以开展长期作业。针对这两个问题，Stemrad率先采取一种选择性屏蔽（SELECTIVE RADIATION PROTECTION）的理念来解决。选择性屏蔽不需要进行全身防护，而是在身体脆弱部位如腹部以及富含造血干细胞的部位进行保护，利用其干细胞的再生能力，让身体得到恢复。OECD在报告指出，部分身体屏蔽重量较轻，有选择的使用大量屏蔽材料保护骨髓以保护其造血功能，有可能防止伽马射线对人体造成的急性健康影响。

目前，基于选择性屏蔽理念，StemRad 已开发出三类针对不同场合的产品。

StemRad 360 Gamma 是StemRad公司的第一款产品，也是被开发应用范围最广的产品，在同类型辐射防护服市场中，是最能保证身体移动性的产品。StemRad 360 Gamma 目前被用于军事、核反应工业、急救人员以及民用等领域。

StemRad 360 Gamma 通过多次消防员和宇航员的实验，验证其材质100%阻燃，符合人体工学设计，能够方便穿戴在各类服饰之上，有效防止辐射威胁。在高辐射环境下，Cs-137衰变后产生的伽马射线对人体的危害极大，经过测试，StemRad 360 Gamma也可能有效防止伽马射线辐射。 

另两个产品是适用于医疗领域的STEMRad MD和为航天深空任务制造的AstroRad。

长期以来，介入医生一直受到辐射的困扰而患上颈部、脊柱、髋部和膝关节损伤等疾病。市面上的产品大多采用全身屏蔽的理念进行制作，这带来的问题是：如果选择全身屏蔽的防护服，其重量会让医生在手术中移动性受阻而操作不当；而为了精准手术选择普通的铅围裙，则又会面临辐射的危害。传统的辐射防护服要么能够防护但无法轻松移动，要么能够轻松移动但防护性不足。

为了解决这个矛盾，STEMRad MD做了很多努力。首先是结合基于人体工学的外骨骼设计，外骨骼设计帮助医生承载防护服的全部重量，同时能够弯曲髋关节和膝关节，让医生能够快速行走以进行轻便的操作。外骨骼设计在医疗里首先应用于康复医疗领域，佩戴之后能够为患者提供有效助力。

为了实现对医生的全方位防护，STEMRad MD还配备防护面罩，防止较低角度的散射辐射并不遮挡视线影响手术。与铅眼镜相比，能够防护更多的部位，增强对面部、头部、眼睛和大脑的保护。防护面罩也由外骨骼系统支撑，医生能够在佩戴的同时也可佩戴自己的眼镜。

STEMRad MD还采用了无铅化材质进行制造，无铅化材质在防护能力上与铅相同，但其采用稀土等环保材料进行制作，比铅材质更加柔软和环保，有效减轻服饰的重量，也避免了因铅老化发生的铅粉游离，继而感染呼吸道的情况。

一般来说，辐射防护服采用铅作为原材料，国内也对辐射防护服各部分的铅当量有详细规定，同时规定辐射防护服有效期在4~5年。而我国铅原料有40%依赖进口，从2020年开始，受到进口端影响，铅原料市场出现供应偏紧局面。耗损大、原料贵导致成本高，成本过高使得国内辐射防护服市场动力不足。但情况在转变，统计显示，随着主要下游铅酸蓄电池产量持续增长，近年来我国铅产量持续增长，截至2021年我国铅精矿产量为155.4万吨，同比2020年增长16.9%。

如果采用无铅化材料，首要的难题也是原材料缺乏。目前，我国采用的无铅化材料主要依赖进口，且价格昂贵。针对原材料生产短缺的问题，首先要解决技术的问题。我国科研创新正在针对无铅化材料进行研究，并已经取得了较大进展。2022年8月，四川大学研究团队宣布解决了无铅压电材料研究中的两大技术难题。相信随着科技的发展和产能的不断提升，技术壁垒和原材料壁垒两个大问题能得到突破。

据调查，我国共有介入医师8716人，介入技术员3511人，介入护士10895人。尽管我国介入医生的人数仅为美国的1/5，但实际上，介入医学已经成为除了内科、外科之外的第三大学科。在未来，随着介入医学的不断发展，需要更多专业介入医生。现如今，我国六成以上的医院已成立介入科，致力于介入医学的普及和应用。

AstroRad是一款专为宇航员在低地球轨道（LEO）之外设计的辐射防护服装，能够有效减少辐射暴露诱发死亡（REID），消除由太阳粒子事件（SPE）引起的急性辐射综合征（ARS）的可能性。

AstroRad由StemRad和洛克希德马丁公司在StemRad 360 Gamma 的基础上共同开发。AstroRad由具有高丰度氢气的聚合物组成，氢元素是宇宙中丰度最高的元素之一，该聚合物利于屏蔽空间辐射，最大限度减少二次辐射的产生。目前，StemRad 正在探索使用航天器上的再生材料作为元件制作防护服，以减少航天器的有效载荷质量。

经过测试，AstroRad符合ALARA辐射防护原理，能够在航天器的避难所内继续使用，机组人员可以结合避难所与AstroRad两种保护措施，最大限度降低辐射风险。

2018年，NASA与以色列航天局（ISA）在科罗拉多斯普里斯举行的太空研讨会上签署了一项协议，在NASA的Artemis I月球任务中发射StemRad的AstroRad辐射防护背心，这是NASA自1972年以来首次恢复载人航空任务前的最后一次。

除了阿波罗探月任务外，人类太空探索任务一直局限在低地球轨道。因为地球的磁层能够排除大部分辐射威胁，包括太阳风暴和更远的银河中的辐射。但当需要进行更长时间更远距离的载人深空任务时，宇航员就很容易受到辐射的威胁，这也成为NASA向火星发射载人任务时最重大的挑战之一。因而，AstroRad成为NASA空间探索计划的重要组成部分。

从2019年开始，AstroRad就被用于国际空间站中用于微重力的高级人体工程学研究。2022年9月，NASA将AstroRad随Artemis任务发射到国际空间站，完成“Matroshka AstroRad Radiation Experiment”，测试AstroRad防护辐射的效力，预计此次任务将包含登月及返回过程，为期一个半月。